【導讀】美國亞利桑那州立大學(ASU)的科學家與中國科學院國家納米科學中心(NCNST)的研究人員們共同合作，展開一種稱為核酸適體(Aptamer)的生物標靶機制研究。他們研發(fā)出一種可編程的DNA納米機器人，據(jù)稱可植入身體的腫瘤中，然后阻斷血液供應(yīng)，從而影響腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
美國和中國的研究人員們連手開發(fā)出一種可編程的DNA納米機器人，能夠進入身體的腫瘤中，阻斷血液供應(yīng)，從而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
適體是一種僅與特定分子靶標結(jié)合的DNA或RNA序列，能夠附著于蛋白質(zhì)、核酸、細胞、組織，甚至是生物體上。亞利桑那州立大學的研究人員們以生物工程設(shè)計了標靶一種稱為核仁素(nucleolin)蛋白質(zhì)的適體。
血管表面內(nèi)部的細胞稱為內(nèi)皮細胞。核仁素僅能以腫瘤中的內(nèi)皮細胞大量制備。在健康的細胞表面并不會發(fā)現(xiàn)核仁素。(請記?。哼@一點很重要！)
研究人員制作的包括DNA中包括核仁素標靶適體，并將DNA形成于60×90nm的薄片上。每張薄片都附著平均4個稱為凝血酶(凝血劑)的酶分子。
DNA鏈可加以折迭。過去二十年來，研究人員已經(jīng)學會如何在特定條件下編程DNA、折迭并展開成各種形狀，這個過程就是所謂的“DNA折紙”。亞利桑那州立大學已經(jīng)引領(lǐng)DNA折紙技術(shù)很長一段時間了。
DNA薄片結(jié)構(gòu)可卷曲為管狀，包裹凝血酶分子帶入體內(nèi)
這種DNA折紙技術(shù)就是DNA納米機器人的基礎(chǔ)。研究人員們?yōu)槠銬NA薄片進行編程，將其卷曲成圍繞凝血酶周圍的管道，然后將DNA機器人植入患有癌癥腫瘤的實驗鼠體內(nèi)。
DNA納米機器人于是在老鼠的血液中穿梭，直到最后到達腫瘤的血管內(nèi)。這些DNA機器人一旦發(fā)現(xiàn)腫瘤中的核仁素即加以附著，在展開過程中將凝血酶傳送至腫瘤形成堵塞，并在腫瘤供血血管中形成血栓。不過，如果不慎殺死的不是癌細胞，結(jié)果是相當殘忍的。
一般來說，醫(yī)生并不希望凝血劑在患者的系統(tǒng)中自由循環(huán)，因為這可能發(fā)生血塊導致中風的風險。然而，由于在健康細胞中無法找到核仁素，因此，這種方法必須十分安全，因為人體內(nèi)沒有足夠的核仁素能夠觸發(fā)足夠的DNA機器人釋放充份的凝血劑，而可能會在腫瘤內(nèi)部以外的任何地方引起問題。
搭載凝血酶的DNA薄片
研究人員在實驗中采用了8只白老鼠，在經(jīng)過24小時的治療后都產(chǎn)生了腫瘤組織損傷，DNA納米機器人也在同一時間內(nèi)清除并自體內(nèi)分解。兩天之后出現(xiàn)了晚期血栓(血塊)，而在三天后則觀察到所有腫瘤血管中的血栓形成。其中3只老鼠顯示腫瘤完全消退。此外，研究人員也指出，這并不會對于健康組織的脈管系統(tǒng)造成影響。
亞利桑那州立大學生物設(shè)計研究所分子設(shè)計和仿生學中心主任顏灝以及分子科學系教授Milton Glick指出，“這種技術(shù)可用于多種類型的癌癥，因為所有的實體腫瘤供血血管基本上都是相同的。”
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計。
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